[發(fā)明專利]稀疏目標(biāo)光譜實(shí)時(shí)探測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710542262.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107179125B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建威;呂群波;李偉艷;張丹丹;裴琳林;劉揚(yáng)陽(yáng);趙娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院光電研究院
• 主分類號(hào): G01J3/28
• 分類號(hào): G01J3/28
• 代理公司: 北京凱特來(lái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

本發(fā)明公開(kāi)了一種稀疏目標(biāo)光譜實(shí)時(shí)探測(cè)系統(tǒng)，包括：前置鏡、準(zhǔn)直鏡、分光棱鏡、色散元件、第一成像鏡、第一探測(cè)器、第二成像鏡，以及第二探測(cè)器；其中，前置鏡將無(wú)窮遠(yuǎn)目標(biāo)成像在準(zhǔn)直鏡的前焦面上，被準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直形成平行光，經(jīng)過(guò)分光棱鏡分成兩束能量相同的光束，一束經(jīng)色散元件色散后被第一成像鏡成像在第一探測(cè)器上，目標(biāo)被色散成不同波長(zhǎng)的像，成像在不同位置；另一束光線經(jīng)過(guò)第二成像鏡，第二在探測(cè)器上成像，記錄稀疏目標(biāo)的位置分布。該系統(tǒng)可以解決稀疏目標(biāo)光譜實(shí)時(shí)探測(cè)的問(wèn)題，并且具有較高分辨率與較低的誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光譜成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種稀疏目標(biāo)光譜實(shí)時(shí)探測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

人造天體在社會(huì)運(yùn)行方面起著重要的作用，但由于這些物體回收困難，廢棄后形成空間垃圾，在某些情況下，對(duì)其它正常運(yùn)行的人造天體構(gòu)成威脅，因此就需要對(duì)空間目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)與識(shí)別。

空間目標(biāo)探測(cè)的基本目的就是把空間目標(biāo)自主產(chǎn)生的和被動(dòng)反射的各種電磁波轉(zhuǎn)換成可檢測(cè)的形式，完成空間目標(biāo)的監(jiān)測(cè)與識(shí)別。目前主要有遠(yuǎn)程警戒雷達(dá)、天文望遠(yuǎn)鏡以及無(wú)線電信號(hào)監(jiān)聽(tīng)、精密跟蹤雷達(dá)、相控雷達(dá)、人造衛(wèi)星光學(xué)相機(jī)和光電探測(cè)望遠(yuǎn)鏡等手段進(jìn)行空間目標(biāo)監(jiān)測(cè)。到目前為止，對(duì)空間目標(biāo)的光學(xué)探測(cè)大多數(shù)采用光學(xué)成像和輻射度探測(cè)的方式，通過(guò)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和成像系統(tǒng)得到空間目標(biāo)的圖像或者輻射度。在確定目標(biāo)的實(shí)際尺寸時(shí)，必須首先假設(shè)空間目標(biāo)的物質(zhì)構(gòu)成材料，并假設(shè)目標(biāo)具有一定的表面反射率。然而不同的空間目標(biāo)物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)成分是不同的。光譜學(xué)正式研究物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)材料的一門科學(xué)，它通過(guò)研究物質(zhì)對(duì)光的發(fā)射、反射性質(zhì)，從而確定物質(zhì)的成分。因?yàn)閷?duì)于每一種物質(zhì)，其吸收光譜、發(fā)射光譜是特定的和固有的，探測(cè)到物質(zhì)的吸收光譜或反射光譜，就可以確定物質(zhì)種類。

光譜探測(cè)在原理上不需要探測(cè)目標(biāo)的幾何特征，它通過(guò)探測(cè)空間目標(biāo)的反射光譜或輻射光譜，得到目標(biāo)的特征光譜數(shù)據(jù)，揭示各種目標(biāo)的光譜特征、存在狀況及物質(zhì)構(gòu)成成分。由于不需要探測(cè)目標(biāo)的幾何特征，系統(tǒng)可以很小，很靈活，是幾何影像探測(cè)技術(shù)的重要補(bǔ)充，對(duì)空間目標(biāo)識(shí)別具有重要意義。在空間目標(biāo)監(jiān)視中，根據(jù)光譜分布，不僅可以提供目標(biāo)對(duì)太陽(yáng)光線的反射信息、目標(biāo)自身輻射信息等，而且也可以為分析目標(biāo)材質(zhì)、工作狀態(tài)提供依據(jù)。根據(jù)資料顯示，空間目標(biāo)反射光譜包含了很多信息，研究表明衛(wèi)星的光譜特征與衛(wèi)星基本結(jié)構(gòu)、衛(wèi)星的方向、太陽(yáng)角、衛(wèi)星表面材料形態(tài)、衛(wèi)星年齡等特性有關(guān)。由此可見(jiàn)，空間目標(biāo)光譜的實(shí)時(shí)探測(cè)對(duì)于空間目標(biāo)的識(shí)別，目標(biāo)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)等方面具有重要的意義。

目前比較成熟的光譜成像儀主要有三類：色散型、干涉型、濾光片型。經(jīng)過(guò)三十年的發(fā)展，在信噪比、空間和光譜分辨率等方面已經(jīng)有了很大提升，但都要通過(guò)多次曝光進(jìn)行時(shí)間或空間上的掃描，采集完整數(shù)據(jù)消耗時(shí)間長(zhǎng)，使之不適用于目標(biāo)的實(shí)時(shí)觀測(cè)。可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)獲取光譜圖像的技術(shù)包括，計(jì)算層析光譜成像技術(shù)、編碼孔徑光譜成像技術(shù)、光場(chǎng)多光譜成像技術(shù)等。其中計(jì)算層析光譜成像技術(shù)和光場(chǎng)多光譜成像技術(shù)，均犧牲了空間分辨率獲取光譜數(shù)據(jù)，對(duì)探測(cè)器面陣有很高的要求。編碼孔徑光譜成像在一次像面插入編碼模板，一方面，重構(gòu)誤差大，一次像面存在編碼模板，會(huì)有遮掩稀疏目標(biāo)的可能，并且，重構(gòu)空間分辨率衰減很大；另一方面，編碼模板不透光的部分的信息是無(wú)法獲取的，只能夠根據(jù)臨近信息進(jìn)行估算，因此不適用于稀疏目標(biāo)探測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種稀疏目標(biāo)光譜實(shí)時(shí)探測(cè)系統(tǒng)，可以解決稀疏目標(biāo)光譜實(shí)時(shí)探測(cè)的問(wèn)題，并且具有較高分辨率與較低的誤差。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種稀疏目標(biāo)光譜實(shí)時(shí)探測(cè)系統(tǒng)，包括：前置鏡、準(zhǔn)直鏡、分光棱鏡、色散元件、第一成像鏡、第一探測(cè)器、第二成像鏡，以及第二探測(cè)器；

其中，前置鏡將無(wú)窮遠(yuǎn)目標(biāo)成像在準(zhǔn)直鏡的前焦面上，被準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直形成平行光，經(jīng)過(guò)分光棱鏡分成兩束能量相同的光束，一束經(jīng)色散元件色散后被第一成像鏡成像在第一探測(cè)器上，目標(biāo)被色散成不同波長(zhǎng)的像，成像在不同位置；另一束光線經(jīng)過(guò)第二成像鏡，第二在探測(cè)器上成像，記錄稀疏目標(biāo)的位置分布。